CN103556608A - 水电站闸门位置控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水电站闸门位置控制装置，通过接近开关、接近体巧妙结合，实现水电厂机组闸门位置快速精确定位。具体地，PLC控制器经由接线盒与接近开头连通，定滑轮固定在水电站闸门上方的液压启闭机上，定滑轮的轮槽内穿过钢丝绳，钢丝绳一端连接重锤，另一端连接闸门，所述滑轮两边的钢丝绳上分别套有一只接近导体，定滑轮轮轴下方安装固定的钢制构架，接近开关安装在钢制构架上，同侧的接近开关感应头出用非铁磁性材料防护隔板隔离防护，所述接近开关分布在以定滑轮为轴向的两侧，闸门位置通过固定在钢丝绳上的接近体实现，位置调整通过调整接近体实现，操作简单，设备结构精巧体积小，成本低廉。

Description

水电站闸门位置控制装置

技术领域

本发明涉及水力发电领域，尤其涉及一种水电站闸门位置控制装置。

背景技术

目前，大部分的水电站闸门的控制均采用可编程控制器（PLC）和传统的主令控制器来实现，传统的主令控制器(又称主令开关)主要用于电气传动装置中,按一定顺序分合触头,达到发布命令或其它控制线路联锁、转换的目的。按其结构型式可分为凸轮调整式和凸轮非调整式主令控制器两种,其动作原理与万能转换开关相同,都是靠凸轮来控制触头系统的关合。不同形状凸轮的组合可使触头按一定顺序动作,而凸轮的转角是由控制器的结构决定的,凸轮数量的多少则取决于控制线路的要求。

这种传统的主令控制器触电的动作与复归是由凸轮来控制的，触电的动作情况需要调整凸轮来实现；而实现凸轮的转动与闸门的上升、下降相对应，则需要一系列的传动轴和传动齿轮等传动结构来实现。我厂原来应用的就是这种传统的闸门主令控制器，其主要缺点是：

1、由于受其操作原理限制，主令控制器一般就近安装于闸门旁边，运行环境潮湿恶劣，触点、弹簧和机械传动部分易腐蚀氧化，接点接触电阻较大，与弱点联系的PLC配合使用时，动作可靠性能差，故障率高，难以满足弱电控制要求，装置接触性缺陷率高，影响整个闸门自动控制功能。

2、主令控制器大量采用齿轮传动，空行程大，难以实现精细化位置判别，触点调整困难。

3、原闸门主令控制器体积笨重，设备结构复杂，更换、维修成本高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种水电站闸门位置控制装置，固定在水电站闸门上方的液压启闭机上，包括PLC控制器，接近开关，带有钢丝绳的定滑轮，设置在钢丝绳上的接近导体，包括接近导体一和接近导体二，重锤和接线盒，PLC控制器经由接线盒与接近开关电连接；其中，所述定滑轮固定在水电站闸门上方的液压启闭机上，钢丝绳一端连接重锤，另一端连接闸门；所述定滑轮的轮轴下方安装有钢制构架，接近开关安装在钢制构架上，接近开关的感应头前方安装有非铁磁性材料防护隔板，所述接近开关分布在以定滑轮为轴向的两侧，其数量为N，N≥2。

进一步地，所述接近开关数量N=4，其中3个接近开关从上而下设置在定滑轮的一侧，分别用于代表闸门全开、闸门下滑20CM、闸门下滑30CM位置；定滑轮的另一侧设置1个。

更进一步的，所述代表闸门全开的接近开关处，设置有接近导体限位卡；

优选地，所述接近导体的两端为圆锥形。所述钢制构架为矩形框架，其材质是10-15mm厚的环氧板或钢板构件，作为优选地，其材质选用12mm厚的环氧板或钢板构件。所述非铁磁性材料防护隔板是1mm厚的环氧板。所述接近导体由钢管制作。

本发明所述的水电站闸门位置控制装置，与PLC结合使用，实现了液压启闭机主用、备用油泵的自动控制，以及闸门位置的自动识别和控制功能，达到了以下效果：

1、通过钢丝绳传动，将长行程设备位置通过接近开关、接近体巧妙结合，实现位置精确定位，具体地，闸门位置通过固定在钢丝绳上的接近体实现，位置调整通过调整接近体实现，操作简单。位置误差仅仅取决于接近开关误差，理论上小于10mm。

2、通过应用接近开关设计的新型水电站闸门位置信号系统，采用滑轮组与钢丝绳结构，设备结构精巧。

3、接近开关为全密封结构，防护等级达到IP46，完全适应潮湿、腐蚀等恶劣环境要求。

4、新型设备体积小，设备少。一旦出现接近开关故障，可不停机进行更换，成本低廉。

附图说明

附图1为水电站闸门位置控制装置结构图。

其中：1 接近开关、2 定滑轮、3 钢丝绳、4 接近导体、5 重锤、6 非铁磁性材料防护隔板、7 接线盒、8 钢制构架、闸门9

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

随着位置接近开关在各领域的广泛应用，本发明利用位置接近开关自行设计了一套液压启闭机进水口闸门位置控制装置，这种新型的闸门位置控制装置与PLC结合使用，实现了液压启闭机主用、备用油泵的自动控制，以及闸门位置的自动识别和控制功能。该装置固定在水电站闸门9上方的液压启闭机上，主要包括PLC控制器，接近开关1，带有钢丝绳3的定滑轮2，设置在钢丝绳3上的接近导体41和42，重锤5和接线盒7，PLC控制器经由接线盒7与接近开头1电连接；其中，所述定滑轮2固定在水电站闸门上方的液压启闭机上，钢丝绳3一端连接重锤5，另一端连接闸门9；所述定滑轮2的轮轴下方安装有钢制构架8，所述定滑轮2固定在水电站闸门上方的液压启闭机上，接近开关1安装在钢制构架8上，接近开关1的感应头带有非铁磁性材料防护隔板6，所述接近开关1分布在以定滑轮为轴向的两侧，其数量为N，N≥2。

具体设备组成原理及实施例如下：

1、安装定滑轮和接近导体等物件：将定滑轮固定在水电站闸门上方的启闭机上，定滑轮的轮槽内穿过钢丝绳，钢丝绳的两边分别套上接近导体41和42，调整好接近导体的位置后，用紧固定位螺丝固定，钢丝绳一端拴在闸门上端面，用卡子固定牢固，另一端拴上重锤。

2、安装位置接近开关和钢构架：根据水力发电厂运行需要，对闸门开合的高度调节密度也不同，以四只接近开关为例，将其分别按照现场要求安装在10-15mm厚的环氧板或钢板构件上，该环氧板或钢板固定在矩形钢构架上，形成一个整体后，将矩形钢构件用螺丝固定于定滑轮下方，按照具体工况强度的需求，以12mm厚的环氧板或钢板构件为最优选择，既能满足强度要求，又能满足本发明所述的水电站闸门位置控制装置的轻巧性能；四只接近开关按一、三分布在以定滑轮为轴线的两侧，为防止接近导体4受接近头产生的涡流影响而偏移位置，在同一侧的接近开关感的感应头前方安装有非铁磁性材料防护隔板（6），做好防护措施；所述非铁磁性材料防护隔板（6）是1mm厚的环氧板。

3、接近开关动作情况描述：闸门上升时，在重锤作用下，固定在钢丝绳上的接近导体41随着上升，其与接近开关配合使用，当接近导体到达接近开关测距范围内时，该接近开关动作，接近开关指示灯亮，输出开关量动作信号，PLC通过接近开关信号判断闸门位置，左侧从上而下三个接近开关分别代表闸门全开、闸门下滑20CM、闸门下滑30CM。反之，闸门下降时，带动钢丝绳下滑，当接近导体42与接近开关靠近时，接近开关导通，表明闸门至全关位置。PLC通过不同接近开关导通与断开，判别出闸门位置并控制油泵等设备运行。

4、如果只要求闸门开关两种状态，接近开关数量N=2，分别分布在以定滑轮为轴线的两侧，当接近导体41与左侧接近开关靠近时，左侧接近开关导通，表明闸门至全开位置，当接近导体42与右机侧接近开关靠近时，右侧接近开关导通，表明闸门至全关位置。

5、如果需要精准控制闸门所在位置，则接近开关数量根据需要可设置若干个，分别代表闸门全开、闸门下滑需要的若干控制距离，以及闸门全开闭合的位置。

在实际运用的要点介绍：

1、接近开关和接近导体的安装配合须得当，接近导体在接近开关固定件区域内的运行轨道不能偏离，因此，接近导体的两端需加工成圆锥形。

2、该成果应用于多台机组共用一组控制系统和一组压油装置时，需考虑在每台启闭机闸门位置控制装置的“闸门全开位置”处安装接近导体限位卡，防止个别元件故障造成其他闸门过行程。

本发明所述的水电站闸门位置控制装置，与PLC结合使用，实现了液压启闭机主用、备用油泵的自动控制，以及闸门位置的自动识别和控制功能，达到了以下效果：

1、通过钢丝绳传动，将长行程设备位置通过接近开关、接近体巧妙结合，实现位置精确定位，具体地，闸门位置通过固定在钢丝绳上的接近体实现，位置调整通过调整接近体实现，操作简单。位置误差仅仅取决于接近开关误差，理论上小于10mm。

2、通过应用接近开关设计的新型水电站闸门位置信号系统，采用滑轮组与钢丝绳结构，设备结构精巧。

3、接近开关为全密封结构，防护等级达到IP46，完全适应潮湿、腐蚀等恶劣环境要求。

4、新型设备体积小，设备少。一旦出现接近开关故障，可不停机进行更换，成本低廉。

本设计方案经试验验证，完全适用于水力发电机组进水口闸门的自动控制。通过长期的运行考验，证明了新设计的闸门位置控制装置具有结构简单，维护方便，运行可靠性高，长期运行无故障，投资费用低等优点。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本实施例所述位置关系为相对位置，不代表绝对位置关系，所述组成原理不代表安装顺序或者重要程度。凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种水电站闸门位置控制装置，固定在水电站闸门（9）上方的液压启闭机上，其特征在于：包括PLC控制器，接近开关（1），带有钢丝绳（3）的定滑轮（2），设置在钢丝绳3上的接近导体4，包括接近导体一41和接近导体二42，重锤（5）和接线盒（7），PLC控制器经由接线盒（7）与接近开关（1）电连接；其中，所述定滑轮（2）固定在水电站闸门上方的液压启闭机上，钢丝绳（3）一端连接重锤（5），另一端连接闸门（9）；所述定滑轮（2）的轮轴下方安装有钢制构架（8），接近开关（1）安装在钢制构架（8）上，接近开关（1）的感应头前方安装有非铁磁性材料防护隔板（6），所述接近开关（1）分布在以定滑轮为轴线的两侧，其数量为N，N≥2。

2.根据权利要求1所述的水电站闸门位置控制装置，其特征在于：所述接近开关（1）的数量N=4，其中3个接近开关从上而下设置在定滑轮（2）的一侧，分别用于代表闸门全开、闸门下滑20CM、闸门下滑30CM位置；定滑轮（2）的另一侧设置1个。

3.根据权利要求2所述的水电站闸门位置控制装置，其特征在于：所述代表闸门全开的接近开关处，设置有接近导体限位卡。

4.根据权利要求1或3所述的水电站闸门位置控制装置，其特征在于：所述接近导体的两端为圆锥形。

5.根据权利要求4所述的水电站闸门位置控制装置，其特征在于：所述钢制构架（8）为矩形框架，其材质是10-15mm厚的环氧板或钢板构件。

6.根据权利要求5所述的水电站闸门位置控制装置，其特征在于：所述钢制构架（8）为矩形框架，其材质是12mm厚的环氧板或钢板构件。

7.根据权利要求4所述的水电站闸门位置控制装置，其特征在于：所述非铁磁性材料防护隔板（6）是1命名厚的环氧板。

8.根据权利要求4所述的水电站闸门位置控制装置，其特征在于：所述接近导体由钢管制作。

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